WO2001051935A1 - Testvorrichtung für ein halbleiterbauelement - Google Patents

Testvorrichtung für ein halbleiterbauelement Download PDF

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Dieter Schweiger
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Definitions

  • the invention relates to a test device for a semiconductor component, which has at least one first contact, with at least one second contact for establishing an electrical connection to the first contact.
  • Test devices are used to check the functionality of semiconductor components after their manufacture.
  • the semiconductor component, the device under test, which has first contacts, is applied to the test device, the first contacts being connected to second contacts of the test device in order to establish an electrical connection. Predetermined potentials are applied to some of the second contacts.
  • the signals supplied by the semiconductor component are then tapped at other second contacts and sent to an evaluation.
  • the configuration of the second contacts of the test device is described, for example, in the article by BJ Thompson, “Get grip on RF components”, from Test and Measurement World, May 1994, page 73 ff.
  • a section of this article is shown in FIG
  • the second contacts that is to say the contacts of the test device, are connected to the test device such that they can be rotated about a horizontal elastomer axis
  • a stamp contact pressure block
  • the second contacts wear over time. This roughen the surface of the second contacts.
  • the contact resistance between the first and the second contact thus changes over time.
  • the contact resistance which varies over time, can falsify the test results.
  • the object of the present invention is therefore to provide a test device for a semiconductor component which does not have the disadvantages mentioned above.
  • the second contact is immobile with respect to the test device. This results in only small parasitic capacitances, since the distance between a first contact of the semiconductor component and a metal in the test device cannot vary. In addition, since there is no relative movement between the first contact and the second contact, there are hardly any signs of wear on the second contacts of the test device.
  • the second contacts have the shape of a plate.
  • the dimensions of the plate are preferably selected so that they are larger than the first contacts of the semiconductor component. This enables a safe contact.
  • the plate due to its flat main side, the plate can be easily connected to a conductor track of the test device. The connection between the plate and the conductor track can be made, for example, by soldering.
  • the second contacts preferably consist of a hard, highly conductive material. The harder the material, the less wear and tear will show up over time.
  • the second contacts consist of beryllium copper. It would also be conceivable to produce the second contacts from platinum. Beryllium copper has the property that it has only a small mechanical expansion with fluctuating temperatures. The small expansion results in very small parasitic electrical components which practically do not influence the properties of the semiconductor component during the test process.
  • the small parasitic electrical components can represent the parallel capacitance already mentioned above or a series inductance.
  • the surface of the second contacts in such a way that they have tips.
  • the tips can be in the form of a triangle, a polygon or any other shape.
  • the distance between the tip of the surface of the second contact should, if possible, not be greater than the width of the tip on the surface of the second contact. Even with high mechanical loads it is then ensured that the tip cannot break.
  • the tip is arranged on the surface of the second contact, which faces the first contact of the semiconductor component.
  • the first contacts of the semiconductor component are then used for testing stamped onto the tips of the second contacts separately. It goes without saying that the pressure-applying stamp consists of an insulating material.
  • Figure 2 shows a detail of Figure 1, which shows a first and a second contact enlarged.
  • FIG 1 shows an embodiment of the invention
  • Test device 8 has an insulating substrate 4, on which conductor tracks 10 are applied.
  • the substrate 4 is in turn located on a carrier 5, which is connected to a semiconductor component 1 via a heat sink 6 and makes a mass-related, good heat-conducting contact with the semiconductor component 1.
  • Each conductor track 10 is connected to a second contact 3.
  • the second contact 3 is in the form of a plate, preferably made of beryllium copper. The second contact 3 is firmly connected to the conductor strip 4, for example by soldering.
  • the second contact 3 has a tip 7 which is connected to a first contact 2 of a semiconductor component.
  • the first contacts 2 are pressed onto the second contacts 3 by pressure. This situation should only be shown by the arrows.
  • the pressure-exerting tool is not shown in FIG. 1.
  • the printout Practicing tool ensures that the tips 7 of the second contacts 3 press slightly into the first contacts 2. As a result, a low contact resistance can be produced.
  • the mechanical connection between the first contact 2 and the second contact 3 with its tip 7 is shown enlarged in FIG.
  • the second contact 2 lies on the tip 7.
  • the tool 7 (not shown) presses the tip 7 slightly into the first contact 2.
  • the tip 7 is designed in the form of a triangle.
  • the tip 7 could of course also be designed in the form of a polygon or any other shape. It is advantageous if the distance between the tip 7 and the surface 9 of a second contact 3 is less than the distance A.
  • the tip 7 can be produced, for example, by milling the platelet, which is cuboid in cross section, from the surface 9.
  • the second contact 3 preferably has a thickness D of 200 to 300 ⁇ m. This ensures a high durability of the second contact.
  • the test device according to the invention shows a semiconductor component 1 in which the first contacts 2 are located on the side of its housing.
  • the test device according to the invention in semiconductor components in which the first contacts come to rest below the housing.
  • the second contacts 3 each have to be adapted to the layout of the first contacts 2 of the semiconductor component.
  • a tool would then have to exert the pressure directly on the housing in order to establish a low-resistance connection between the first and the second contacts.
  • the test arrangement according to the invention has significantly lower parasitic electrical components due to the second contacts which are immobile with respect to the test device. Since there are hardly any mechanical loads on the second contacts, long durability of the second contacts of the test device is guaranteed.

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Abstract

Die Erfindung schlägt eine Testvorrichtung für ein Halbleiterbauelement vor, bei dem das Halbleiterbauelement mindestens einen ersten Kontakt aufweist. Die Testvorrichtung beinhaltet mindestens einen zweiten Kontakt zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zum ersten Kontakt. Dabei ist der zweite Kontakt bezüglich der Testvorrichtung unbeweglich angeordnet.

Description

Beschreibung
Testvorrichtung für ein Halbleiterbauelement
Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung für ein Halbleiterbauelement, das mindestens einen ersten Kontakt aufweist, mit mindestens einem zweiten Kontakt zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu dem ersten Kontakt .
Testvorrichtungen dienen dazu, Halbleiterbauelemente nach ihrer Fertigung auf ihre Funktionstüchtigkeit zu überprüfen. Das Halbleiterbauelement, der Prüfling, der erste Kontakte aufweist, wird dabei auf die Testvorrichtung aufgebracht, wobei die ersten Kontakte mit zweiten Kontakten der Testvor- richtung in Verbindung stehen, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Einige der zweiten Kontakte werden mit vorgegebenen Potentialen beaufschlagt. An anderen zweiten Kontakten werden dann die von dem Halbleiterbauelement gelieferten Signale abgegriffen und einer Auswertung zugeführt.
Die Ausgestaltung der zweiten Kontakte der Testvorrichtung ist beispielsweise in dem Artikel von B. J. Thompson, „Get grip on RF components", aus Test und Measurement World, May 1994, Seite 73 ff. beschrieben. In der Figur 1 dieses Arti- kels ist ein Ausschnitt einer üblicherweise verwendeten Testvorrichtung dargestellt. Die zweiten Kontakte, das heißt die Kontakte der Testvorrichtung, sind drehbar um eine horizontale Elastomerachse mit der Testvorrichtung verbunden. Das Halbleiterbauelement wird so auf die Testvorrichtung aufge- bracht, daß die ersten Kontakte (des Halbleiterbauelementes) mit den zweiten Kontakten (der Testvorrichtung) in Verbindung kommen. Um eine niederohmige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt herzustellen, übt ein Stempel (Contact pressure block) Druck auf den ersten Kontakt aus . Durch den Stempeldruck werden die beweglich gelagerten zweiten Kontakte der Testvorrichtung aus ihrer Ruhestellung leicht verdreht . Durch die geringe Relativbewegung des zweiten Kontaktes zu dem ersten Kontakt findet im Laufe der Zeit eine Abnutzung der zweiten Kontakte statt. Hierdurch rauht sich die Oberfläche der zweiten Kontakte auf. Der Übergangswiderstand zwi- sehen dem ersten und dem zweiten Kontakt verändert sich somit im Laufe der Zeit. Der sich im Laufe der Zeit variierende Übergangswiderstand kann somit die Testergebnisse verfälschen.
Ein weiterer Nachteil der federnd gelagerten zweiten Kontakte besteht darin, daß sich mit variierendem Abstand die Kapazität zwischen dem ersten Kontakt und der Leiterbahn (Signal trace) verändert. Eine derartige Variation der parasitären Kapazitäten kann ebenfalls zu einer Verfälschung der Meßer- gebnisse führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Testvorrichtung für ein Halbleiterbauelement bereit zu stellen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist folglich vorgesehen, daß der zweite Kontakt bezüglich der Testvorrichtung unbeweglich ist. Hierdurch ergeben sich nur kleine parasitäre Kapazitäten, da der Abstand zwischen einem ersten Kontakt des Halbleiterbauelementes und einem Metall in der Testvorrichtung nicht variieren kann. Da zudem keine relative Bewegung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt stattfindet, finden kaum Verschleißerscheinungen an den zweiten Kontakten der Testvor- richtung statt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die zweiten Kontakte die Form eines Plättchens auf . Dies bedeutet, die zweiten Kontakte weisen eine flache Oberfläche auf. Vorzugsweise werden die Abmaße des Plättchens so gewählt, daß sie größer als die ersten Kontakte des Halbleiterbauelementes sind. Hierdurch wird ein sicherer Kontakt ermöglicht. Andererseits läßt sich das Plättchen aufgrund seiner ebenen Hauptseite gut mit einem Leiterzug der Testvorrichtung verbinden. Die Verbindung zwischen dem Plättchen und dem Leiterzug kann beispielsweise durch Löten vorgenommen werden.
Vorzugsweise bestehen die zweiten Kontakte aus einem harten, gut leitendem Material. Je härter das Material ist, desto weniger Abnutzung macht sich im Laufe der Zeit bemerkbar. In einer bevorzugten Variante bestehen die zweiten Kontakte aus Beryllium-Kupfer . Es wäre auch denkbar, die zweiten Kontakte aus Platin herzustellen. Beryllium-Kupfer weist die Eigen- schaft auf, daß es nur eine geringe mechanische Ausdehnung bei schwankenden Temperaturen aufweist. Durch die geringe Ausdehnung ergeben sich sehr kleine parasitäre elektrische Komponenten, die die Eigenschaften des Halbleiterbauelementes während des Testvorganges praktisch nicht beeinflussen. Die kleinen parasitären elektrischen Komponenten können die oben bereits erwähnte Parallelkapazität oder eine Serieninduktivität darstellen.
Um einen möglichst geringen Kontaktierwiderstand und eine Un- empfindlichkeit gegenüber Ablagerungen beziehungsweise Verschmutzungen zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Oberfläche der zweiten Kontakte derart auszugestalten, daß diese Spitzen aufweisen. Die Spitzen können dabei in Form eines Dreieckes, eines Vieleckes oder einer anderen beliebigen Form gebildet sein. Dabei sollte der Abstand der Spitze der Oberfläche des zweiten Kontaktes nach Möglichkeit nicht höher als die Breite der Spitze auf der Oberfläche der zweiten Kontakte sein. Auch bei hohen mechanischen Belastungen ist dann sichergestellt, daß die Spitze nicht brechen kann. Die Spitze ist auf der Oberfläche des zweiten Kontaktes angeordnet, die dem ersten Kontakt des Halbleiterbauelementes zugewandt ist . Zum Testen werden die ersten Kontakte des Halbleiterbauelementes dann über einen Stempel auf die Spitzen der zweiten Kontakte jeweils separat aufgedrückt. Es versteht sich von alleine, daß der druckausübende Stempel aus einem isolierenden Material besteht .
Sollten während des Testens hohe Temperaturen in dem Halbleiterbauelement entstehen, so kann es vorteilhaft sein, in der Testvorrichtung eine Wärmesenke vorzusehen, die dann mit dem Halbleiterbauelement in Verbindung steht .
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Quer- schnitt und
Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1, der einen ersten und einen zweiten Kontakt vergrößert darstellt.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Testvorrichtung 8. Die Testvorrichtung 8 weist ein isolierendes Substrat 4 auf, auf dem Leiterzüge 10 aufgebracht sind. Das Substrat 4 ist seinerseits auf einem Träger 5 gelegen, der über eine Wärmesenke 6 mit einem Halbleiterbauelement 1 verbunden, einen massebezogenen, gut wärmeleitenden Kontakt zu dem Halbleiterbauelement 1 herstellt. Jeder Leiterzug 10 ist mit einem zweiten Kontakt 3 verbunden. Der zweite Kontakt 3 ist in Form eines Plättchens, vorzugsweise aus Beryllium- Kupfer, ausgeführt. Der zweite Kontakt 3 ist dabei zum Bei- spiel durch Löten mit dem Leiterzug 4 fest verbunden.
Der zweite Kontakt 3 weist eine Spitze 7 auf, die mit einem ersten Kontakt 2 eines Halbleiterbauelementes verbunden ist . Die ersten Kontakte 2 werden dabei durch einen Druck auf die zweiten Kontakte 3 aufgepreßt. Dieser Sachverhalt soll lediglich durch die Pfeile dargestellt sein. Das druckausübende Werkzeug ist in der Figur 1 nicht dargestellt. Das druckaus- übende Werkzeug sorgt dafür, daß sich die Spitzen 7 der zweiten Kontakte 3 in die ersten Kontakte 2 leicht eindrücken. Hierdurch kann ein geringer Übergangswiderstand hergestellt werden.
In der Figur 2 ist die mechanische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 2 und dem zweiten Kontakt 3 mit seiner Spitze 7 vergrößert dargestellt. Der zweite Kontakt 2 liegt dabei auf der Spitze 7 auf. Durch das druckausübende Werkzeug (nicht dargestellt) drückt sich die Spitze 7 leicht in den ersten Kontakt 2 ein.
Die Spitze 7 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines Dreiecks ausgebildet. Die Spitze 7 könnte selbst- verständlich auch in Form eines Vieleckes oder einer beliebigen anderen Form ausgeführt sein. Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen der Spitze 7 und der Oberfläche 9 eines zweiten Kontaktes 3 geringer ist als der Abstand A. Die Spitze 7 kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß das im Querschnitt quaderförmige Plättchen von der Oberfläche 9 her abgefräst wird. Der zweite Kontakt 3 weist dabei vorzugsweise eine Dicke D von 200 bis 300 μm auf. Hierdurch wird eine hohe Haltbarkeit des zweiten Kontaktes gewährleistet.
In der Figur 1 ist ein Halbleiterbauelement 1 dargestellt, bei dem die ersten Kontakte 2 seitlich seines Gehäuses liegen. Es wäre jedoch auch denkbar, die erfindungsgemäße Test- vorrichtung bei Halbleiterbauelementen anzuwenden, bei denen die ersten Kontakte unterhalb des Gehäuses zum liegen kommen. Es versteht sich von selbst, daß die zweiten Kontakte 3 jeweils an das Layout der ersten Kontakte 2 des Halbleiterbauelementes angepaßt werden müssen. Bei Halbleiterbauelementen, bei denen die ersten Kontakte unterhalb des Gehäuses zum Liegen kommen, müßte ein Werkzeug den Druck dann direkt auf das Gehäuse ausüben, um eine niederohmige Verbindung zwischen den ersten und den zweiten Kontakten herzustellen. Im Vergleich zu Testvorrichtungen aus dem Stand der Technik, die auf federnde Kontakte zurückgreifen, treten bei der erfindungsgemäßen Testanordnung aufgrund der bezüglich zur Testvorrichtung unbeweglichen zweiten Kontakte wesentlich geringere parasitäre elektrische Komponenten auf. Da kaum mechanische Belastungen auf die zweiten Kontakte wirken, ist eine lange Haltbarkeit der zweiten Kontakte der Testvorrichtung gewährleistet.
Bezugszeichenliste
1 Halbleiterbauelement
2 Erster Kontakt
3 Zweiter Kontakt
4 Substrat
5 Träger
6 Wärmesenke
7 Spitze
8 Vorrichtung
9 Oberfläche
10 Leiterzug

Claims

Patentansprüche
1. Testvorrichtung für ein Halbleiterbauelement (1), das mindestens einen ersten Kontakt (2) aufweist, mit mindestens einem zweiten Kontakt (3) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu dem ersten Kontakt (2), dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt (3) bezüglich der Testvorrichtung (8) unbeweglich ist.
2. Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten Kontakte die Form eines Plättchens aufweisen.
3. Testvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten Kontakte (3) aus einem harten, gut leitendem Material bestehen.
4. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Kontakte (3) aus Beryllium-Kupfer bestehen.
5. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Kontakte (3) Spitzen (7) aufweisen.
PCT/DE2000/004564 2000-01-13 2000-12-20 Testvorrichtung für ein halbleiterbauelement WO2001051935A1 (de)

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